Beyond Silicon

Wie in jedem Hype Cycle darf auch 2020 ein wenig Science Fiction nicht fehlen. Diesmal geht es um die Basis, das Silizium. Jahrzehnte sei Moore’s Law die Leitplanke gewesen: Eine Verkleinerung der Strukturbreiten auf den Prozessoren sorgte regelmäßig für die notwendigen Leistungsschübe. Doch mittlerweile stoßen die Hersteller an Grenzen. Es stellt sich die Frage nach dem Material. Eine mögliche Alternative könnten DNA-Computing und -Storage sein. Dabei bilden DNA- und biochemische Strukturen die Rechengrundlage. Daten ließen sich beispielsweise als Abfolge von Ribonukleinsäuren codieren, ähnlich wie das menschliche Genom in den Zellen. Entsprechende Technologien stehen aber noch in den Startlöchern. So findet sich die Technologie ganz am Anfang des Hype Cycle.

Auch biologisch abbaubare Sensoren liegen noch in weiter Ferne, so Gartner. Dabei handelt es sich um Sensoren aus ungiftigen Materialien, die sich unproblematisch in die Verwertungskreisläufe einbauen lassen. Einsatzgebiete könnten die Nachverfolgung von Lebensmitteln sein oder die Untersuchung von Wirkketten von Medikamenten im Pharmabereich. Näher an der Realität sind Kohlenstoff-basierte Transistoren, wobei die Technik derzeit ins Tal der Enttäuschungen abrutscht. Etliche Hersteller arbeiten bereits mit Hochdruck an neuen Chips ohne klassisches Silizium. Es gibt zwei vielversprechende Beispiele: spezielle hexagonale Wabengitter aus Graphit und Kohlenstoff-Nanoröhren. Hauptproblem ist derzeit noch die Verarbeitung des Materials in extrem dünnen Mikrostrukturen. Die Ausschussrate liegt zu hoch, als dass man von einem effizienten Produktionsprozess sprechen könnte. Gleiches gilt für die Kosten. Auch an den Schalt- und Leitfähigkeiten müssen die Forscher noch tüfteln. Die Versprechen sind aber groß: mehr Rechenleistung und weniger Energieverbrauch als bei den derzeit üblichen Siliziumbasierten Chip-Architekturen.